【儀表網(wǎng) 儀表新品】濱松公司利用自身的光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，成功開發(fā)了搭載多波長對(duì)應(yīng)的激光掃描儀、故障分析檢測范圍涵蓋可見光到近紅外光的半導(dǎo)體器件故障分析設(shè)備“PHEMOS-X　C15765-01”。通過有效地利用多波長的激光，可對(duì)故障位置進(jìn)行高靈敏度，高精度地推算。無論是電路線寬越來越往精細(xì)化的半導(dǎo)體芯片，還是市場需求正在不斷擴(kuò)大的功率半導(dǎo)體芯片，該設(shè)備在提高其故障分析效率都非常值得期待。
 

　　本產(chǎn)品可搭載可見光到近紅外光的5種不同波長的激光，因此僅1臺(tái)設(shè)備就可以對(duì)故障位置進(jìn)行高靈敏度和高分辨率的推定分析。 當(dāng)向半導(dǎo)體器件施加電壓時(shí)，故障位置會(huì)產(chǎn)生光和熱。另外，如果在施加電壓的同時(shí)用激光掃描，故障位置的電流和工作狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。利用這些特性，通過給半導(dǎo)體器件施加電壓或激光掃描，探測其產(chǎn)生的變化作為信號(hào)，并將其圖像化，來推算故障位置。濱松公司緊隨芯片市場的發(fā)展和客戶需求的變化，開發(fā)、制造和銷售了各種用于半導(dǎo)體芯片器件的故障分析裝置。
 

　　此次，濱松利用的光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，重新設(shè)計(jì)了分析設(shè)備的構(gòu)成部件，包括用于激光掃描半導(dǎo)體器件的激光掃描儀，用于安裝半導(dǎo)體設(shè)備的光學(xué)平臺(tái)和用于寬視野觀察的微型聚焦鏡頭。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，除了靈敏度和分辨率之外，還大大提高了精度和使用便利性。
 

　　傳統(tǒng)的激光掃描儀在設(shè)計(jì)上主要使用了波長1300nm(以下nm，n為十億分之一)的近紅外光。此次，優(yōu)化光學(xué)設(shè)計(jì)，成功研發(fā)出可搭載5種激光，同時(shí)能抑制光能損失的激光掃描儀，因此可以在1臺(tái)設(shè)備上利用從532nm可見光到1340nm近紅外光的多波長激光進(jìn)行故障分析。利用短波激光不僅可以對(duì)物體實(shí)現(xiàn)更精細(xì)地觀察，還可以對(duì)可見光靈敏的功率芯片中的故障位置等做出高靈敏度的觀測。同時(shí)，可增加照射激光的光量，加強(qiáng)故障位置的電流和工作狀態(tài)的變化等信號(hào)量，提高觀察靈敏度。此外，對(duì)微型聚焦鏡頭也重新進(jìn)行了光學(xué)設(shè)計(jì)，提高了數(shù)值孔徑，可以檢測到更微弱的光。在精度方面，通過采用能夠進(jìn)行精密操作的驅(qū)動(dòng)方式，提高了光學(xué)平臺(tái)的定位精度和再現(xiàn)精度；并對(duì)激光掃描儀設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化，提高了掃描位置的定位精度，從而能夠更準(zhǔn)確地觀察故障位置。另外，還采用觸摸屏來實(shí)現(xiàn)直觀操作、改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)和開發(fā)軟件等用以提高設(shè)備的使用便利性。
 

　　綜上所述，此產(chǎn)品在1臺(tái)設(shè)備上利用多波長激光對(duì)半導(dǎo)體故障位置進(jìn)行高靈敏度，高分辨率，高精度解析，且操作簡單。隨著半導(dǎo)體芯片和功率半導(dǎo)體芯片等的需求的不斷擴(kuò)大，期望該設(shè)備能使各種半導(dǎo)體芯片的故障分析變得更簡單從而提高半導(dǎo)體分析的工作效率。 今后，也將繼續(xù)開發(fā)符合客戶需求的芯片故障分析設(shè)備和附件產(chǎn)品。
 

　　1.多波長對(duì)應(yīng)激光掃描儀，高效率微距透鏡，高靈敏度
 

　　傳統(tǒng)激光掃描儀主要為波長1300nm的近紅外光而設(shè)計(jì)。此次在透鏡配置和反射鏡涂層等光學(xué)設(shè)計(jì)上下功夫，成功開發(fā)出了能夠搭載5種激光，抑制激光損失的激光掃描儀。通過增加從532nm波長的可見光到1340nm波長的近紅外光的多波長激光的照射光量，增強(qiáng)故障位置的電流和工作狀態(tài)的變化等信號(hào)量，從而實(shí)現(xiàn)了更高靈敏度的觀察。此外，在對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等尺寸較大的半導(dǎo)體器件的故障進(jìn)行分析時(shí)，改善了具有廣視野的微型聚焦鏡頭，成功地將數(shù)值口徑提高到原來的120%，從而能夠檢測出更微弱的光。同時(shí)，通過對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了故障位置的電流和工作狀態(tài)變化量的高靈敏度檢測。
 

　　2.利用多波長對(duì)應(yīng)激光掃描儀，實(shí)現(xiàn)高空間分辨率 激光的波長越短，照射的位置就越細(xì)微
 

　　傳統(tǒng)激光掃描儀的光學(xué)系統(tǒng)是專為近紅外光設(shè)計(jì)的，新開發(fā)的激光掃描儀將利用的波長范圍延伸至532nm，利用可見激光實(shí)現(xiàn)對(duì)故障位置更精準(zhǔn)的推斷。
 

　　3.高定位精度，高再現(xiàn)精度
 

　　通過采用可進(jìn)行精密操作的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使光學(xué)平臺(tái)的目標(biāo)位置與實(shí)際停止位置之間的差異，也即定位精度提高到傳統(tǒng)產(chǎn)品的10倍，停止位置的再現(xiàn)精度提高了約4倍。此外，通過重新設(shè)計(jì)激光掃描儀并提高掃描的定位精度，可實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的故障位置推斷。
 

　　4.在設(shè)備結(jié)構(gòu)上下功夫，通過軟件的開發(fā)提高使用便利性
 

　　重新設(shè)計(jì)了設(shè)備的結(jié)構(gòu)和光學(xué)平臺(tái)的周邊，使半導(dǎo)體設(shè)備的安裝等操作變得簡單。此外，新采用的觸摸面板允許用戶直觀地操作光學(xué)平臺(tái)，新開發(fā)的軟件能夠顯示和連接多個(gè)圖像，提高設(shè)備的使用便利性，提高工作效率。
 

　　半導(dǎo)體器件在各種電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用，包括電腦，智能手機(jī)，工業(yè)設(shè)備和汽車，在給定的條件下在一定時(shí)間內(nèi)能夠穩(wěn)定工作(可靠性)就顯得非常重要。因此，半導(dǎo)體制造商需要通過從半導(dǎo)體器件內(nèi)部缺陷的位置確定故障原因，并根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造工藝，以提高自身產(chǎn)品的可靠性。今后，隨著第5代移動(dòng)通信系統(tǒng)(5G)和云端服務(wù)的普及，為了提高芯片單位面積的處理能力，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體器件會(huì)逐步往更精細(xì)化發(fā)展。此外，在包括電動(dòng)汽車(EV)在內(nèi)的下一代汽車等領(lǐng)域中，以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等化合物為材料的高效功率半導(dǎo)體也會(huì)越來越受到關(guān)注，因此迫切需要一臺(tái)能高效判斷這些器件故障位置的故障分析設(shè)備。